Batterie-Beschriftung mit Lasertechnologie

Faserlaser haben hohe Leistungen und verursachen typischerweise Wärmestress und Partikel während der Markierung. Das kann Produktionsprobleme verursachen. Der UV-Laser MD-U und der Hybrid-Laser MD-X von KEYENCE reduzieren den Wärmestress, um eine nahezu beschädigungsfreie Markierung von Lithiumbatterien – auch auf dünnen Elektroden – zu ermöglichen.

• Der MD-U reduziert die Wärme durch die Verwendung einer stark absorbierenden Wellenlänge (355 nm) und erreicht so eine "kalte Markierung".
• Der MD-X mindert durch hohe Spitzenleistung und kurze Pulsdauer Schäden bei der Batterieproduktion. So ist eine rasche Markierung möglich.

Die folgende Darstellung zeigt Ihnen die präzise, materialschonende Beschriftung von Batterien mit den Lasern von KEYENCE im Vergleich zum Faserlaser.

Im ersten Schritt der Batterieproduktion erhalten Hersteller eine Slurry (halbflüssiges Metall). Nach der Aufnahme der aktiven Masse, wie etwa Lithium-Kobaltoxid, Lithium-Manganat-Oxid oder Lithium-Eisen-Phosphat, werden Kathoden- und Anodenfolien zunächst gepresst und anschließend zugeschnitten.

Laserbeschriftungssysteme markieren diese Batterie-Folien entsprechend den Prüfergebnissen, die beispielsweise Informationen zur Dicke oder zu möglichen Fehlern enthalten.

Dank hochpräziser Lasertechnologie lassen sich verschiedene Zeichen und Formen (als 2D-Codes, Seriennummern oder als Design) direkt auf der Folie aufbringen. Dies unterstützt eine exakte Rückverfolgbarkeit und die Qualitätssicherung im gesamten Produktionsprozess.

Die Laserbeschriftung, insbesondere von 2D-Codes, ist einfach zu realisieren. KEYENCEs vielfältige Laser bieten die ideale Lösung für jede Anwendung zur 2D-Code-Markierung. Dank führender Strahlsteuerung und integrierter 2D-Code-Leseoptionen sind die KEYENCE-Lasermodelle ideal für Ihre Anforderungen an Nachverfolgbarkeit.

Die Kennzeichnung von Batteriekappen mit 2D-Codes, die detaillierte Herstellungsinformationen enthalten, verbessert das Rückverfolgbarkeitsmanagement erheblich.

2D-Codes können große Mengen an Informationen speichern, die in Sekunden abgerufen werden können. Zu den gespeicherten Daten zählen oft der Fertigungszeitpunkt, die einzelnen Schritte in der Lieferkette, die verwendeten Materialien und sogar der Name der beteiligten Fachkraft.

Ein durchdachtes Rückverfolgbarkeitsmanagement schützt sowohl Kunden als auch Hersteller vor Ausschuss:

• Hersteller können defekte Produkte schnell zurückrufen und die Ursache des Problems identifizieren. Gleichzeitig erhalten Kunden Zugriff auf umfassende Informationen zu ihrem Produkt.
• Durch die Möglichkeit, fehlerhafte Chargen frühzeitig zu stoppen, bevor sie weiter in den Verkauf gelangen, minimieren Hersteller Verluste und verbessern ihre Prozesskontrolle.

Da Vorschriften für EV-, PHV- und HV-Fahrzeuge weltweit variieren, werden oft mehrere 2D-Codes markiert. Diese gewährleisten, dass die Lithium-Ionen-Batterien den unterschiedlichen Qualitätsstandards der jeweiligen Länder entsprechen.

Die Beschriftung von Batterien erfordert höchste Präzision, um den Anforderungen der modernen Fertigung gerecht zu werden. Mit der Kombination aus 3-Achsen-Steuerung und Z-Tracking bietet die Modellreihe MD-X- innovative Lösungen für flexible und zuverlässige Beschriftungen.

3-Achsen-Steuerung

Die 3-Achsen-Steuerungen ermöglichen es den MD-X- und MD-U-Lasern, ihre Fokusdistanzen über einen Bereich von 42 mm (+/- 21 mm) anzupassen. Dadurch kann jeder Laser sowohl flache Oberflächen als auch 3D-Formen wie Zylinder, Prismen oder freie Formen präzise markieren und bietet so Flexibilität für die Hersteller von Lithiumbatterien.

Durch die 3-Achsen-Steuerung bleibt der Laserstrahl während des gesamten Markierungsprozesses im Fokus. So kann eine gleichmäßige Markierung auch über eine große Beschriftungsfläche hinweg durchgeführt werden. Es entsteht kein Kisseneffekt an den Rändern.

Die folgende Darstellung zeigt Ihnen den Unterschied zwischen der konventionellen Methode und der Beschriftung mit MD-X von KEYENCE. Bei der konventionellen Methode werden die Zeichen dicker und ihre Positionen verschieben sich, je näher sie am Rand des Bereichs liegen (Kisseneffekt). Der MD-X wiederum sorgt für eine gleichmäßige Linienbreite im gesamten Bereich.

Z-Tracking

Eine Neigung von Bauteilen während der Produktion und des Transports verändert die Fokusdistanz und erschwert die Markierung für Batteriezellenhersteller. Das MD-X-System löst dieses Problem mit Z-Tracking: Es misst den Abstand der zu beschriftenden Oberfläche, passt den Fokus automatisch an und dreht die Beschriftung so, dass sie genau an der vorgesehenen Stelle platziert wird.

Fremdstoffe und/oder Oxidschichten auf Elektroden bilden beim Schweißprozess Poren, die die Festigkeit der Schweißnaht beeinträchtigen. Laser verbessern die Schweißqualität durch das Reinigen der zu verbindenden Oberflächen.

Im Batterieherstellungsprozess müssen die Haftoberflächen des Batteriedeckels und des Gehäuses aufgeraut werden, um die Haftfestigkeit zu verbessern. Laser werden für diesen Prozess eingesetzt, da sie die Oberfläche aufrauen können, ohne die innen gelegenen Bestandteile zu beschädigen.